CN107478422B - 一种注塑模具斜顶机构监测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种注塑模具斜顶机构监测的方法和装置，涉及注塑模具，包括采取应变、压力和温度实时测量的方法对斜顶机构在运动过程中的状态进行监测，获取斜顶运动过程中状态变化信息。应变监测方法选用光纤应变传感器和无线应变传感器，压力监测方法选用无线应变式力传感器，温度监测方法选用光纤温度传感器。应变传感器设置于斜顶杆、面针板与斜顶滑座上，所述力传感器置于支撑板与导向块之间，所述温度传感器置于斜顶杆周围。能够实时采集斜顶运动过程中的状态参数并进行数据处理，判断斜顶的实时状态，当斜顶状态发生突变或异常时，监测系统能够立即在生产现场报警提醒，立即停止生产，防止斜顶发生损坏。

Description

一种注塑模具斜顶机构监测的方法和装置

技术领域

本发明涉及注塑模具，尤其是涉及一种注塑模具斜顶机构监测的方法和装置。

背景技术

斜顶机构是注塑模具设计的重要组成部分之一，其主要是用来成型产品内部或者外部的侧凸和侧孔，由于其兼容了退出机构和镶拼机构的双重作用，斜顶机构在注塑模具中的应用也越来越广泛，特别是随着电器产品的尺寸精度和外观越来越高，斜顶机构在产品注塑成型中的作用也越来越重要。

目前，在注塑行业内，在生产注塑零件的过程中，由于包紧力异常、液压控制系统波动或润滑不足导致摩擦力增大等不确定因素，容易导致斜顶在工作中发生卡死或断裂，甚至引起模具整体的破坏。例如对于内部具有多横向筋条的薄壳塑件，其筋条对斜顶芯块包紧力较大，再加上装配过盈、润滑不足等原因，易造成斜顶机构破坏，其破坏形式主要有：斜顶挂台断裂，斜顶杆与镶件的镶拼处断裂，导向块损坏，斜顶杆变形、断裂，斜顶滑座蹦模等。现有专利中，申请号为201511026653.8的中国专利公开了一种对注塑模具温度的监测方法和监测装置，并没有对模具的斜顶机构进行受力监测，而且通过温度判断注塑过程是否正常远远不够，需要对斜顶在运动过程中受力状态进行实时监测，在发生异常时能进行预警，并根据历史的受力状态，对斜顶寿命进行预测。

由于模具结构复杂，需要监测的部位很多而且存在监测盲点，大量的布设监测点易造成斜顶运动干涉，还会给现场的实际测量和数据处理带来极大的困难。因此需要采用先进的传感技术对斜顶进行高效监测。

发明内容

本发明的目的在于以解决注塑模具斜顶机构在运动过程中发生突然断裂或卡死等问题，提供一种注塑模具斜顶机构监测的方法和装置。

所述注塑模具斜顶机构监测装置设有光纤应变传感器、无线应变传感器、力传感器、光纤温度传感器、光纤解调仪、PC终端、无线动态应变采集器和无线通讯信号测试分析仪；

所述光纤应变传感器设在斜顶杆和面针板上，所述无线应变传感器设在斜顶滑座上，所述力传感器设在支撑板与导向块之间，所述光纤温度传感器设在斜顶杆和面针板上；

在斜顶杆与导向块的其中两个接触面上分别设有用于设置光纤应变传感器的槽，所述槽用于防止光纤应变传感器对斜顶机构的运动产生干涉和监测整个斜顶杆的受力状态；所述槽位于斜顶杆的中间；

所述斜顶杆表面具有油槽，用于斜顶杆润滑；

所述光纤应变传感器与光纤解调仪相连接，光纤解调仪上设有数据输出接口，所述PC终端通过信号线与数据输出接口连接；

所述光纤解调仪得到的监测数据通过信号线传输至PC终端，通过PC终端对光纤解调仪的数据监测，能够实时得到各应力随时间变化的波形，便于用户对监测数据进行监测分析；

所述无线应变传感器设在面针板上表面处与斜顶滑座接触一侧，用于监测面针板的受力情况；

所述无线应变传感器设在斜顶滑座上表面与面针板接触的一侧，用于监测斜顶滑座的受力情况；

所述无线应变传感器通过导线与无线动态应变采集器连接，所述无线动态应变采集器通过WiFi无线通讯与PC终端连接；

所述力传感器设在支撑板与导向块之间，用于测量斜顶杆对导向块的作用力，力传感器通过导线与PC终端连接；

所述光纤温度传感器设在斜顶杆周围间隙处，用于监测斜顶机构的温度状态；所述光纤温度传感器与光纤解调仪相连接；所述光纤解调仪上设有数据输出接口，所述PC终端通过信号线与所述数据输出接口连接；

所述光纤解调仪得到的监测数据通过信号线传输至PC终端，通过PC终端对光纤解调仪的监测，能够实时看到各监测部位的温度随时间变化的波形，便于用户对监测数据进行监测分析。

所述斜顶杆可采用模具钢。

所述光纤应变传感器可为细线状，光纤应变传感器可用胶封装于所述槽内，使传感器与斜顶杆连为一体；其中封装还能对传感器起到保护作用。

所述光纤应变传感器可设2个，2个光纤应变传感器分别置于斜顶杆的2个槽内，用于检测应变。

所述光纤温度传感器可设在支撑板中靠近斜顶杆的水孔中。

所述光纤温度传感器外部有封装，用于对所述传感器起到保护作用并减小外界环境对传感器信号的干扰。

所述PC终端可同时控制多个传感器的监测，使其同时工作，实时显示、采集、存储数据，方便快捷；

所述注塑模具斜顶机构监测的方法，采用所述注塑模具斜顶机构监测装置，方法包括以下步骤：

1)注塑模具斜顶机构监测装置实时采集模具斜顶机构上多处监测点的应变、压力、温度信号；

2)将监测点的应变、压力、温度信号通过光纤解调仪和无线动态应变采集器传递给PC终端，然后通过PC终端将应变、压力、温度信号转化为实际应变、压力、温度值；

3)将实际应变、压力、温度值与设定的目标值范围进行比较，以判断斜顶运动过程是否正常运行；

4)当斜顶机构的实际应变、压力或温度值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第一预设时间后，判断斜顶工作过程非正常运行，报警提示；当斜顶机构实际应变、压力或温度值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第二预设时间后，判断斜顶运动过程非正常运行，并控制模具停机；当实际应变、压力或温度值属于目标值范围内时，判断斜顶运动过程正常运行，并保持斜顶运动过程正常运行。

通过外设的输入单元能够修改目标应力应变值的范围，将报警信号对外发送；接收报警信号并报警提示。

本发明不仅能够对模具的工作情况进行监测，还能够在斜顶运动过程非正常运行时，及时停止模具的工作，便于工作人员进行调整和处理，从而有效降低了模具的损坏。

附图说明

图1为本发明实施例的注塑模具斜顶机构的结构以及力传感器的布置位置示意图。在图1中，标记1为斜顶镶件；2为斜顶杆；3、14为内六角螺钉；4为动模板；5为支撑板；6、13为力传感器；7为导向块；8为斜顶滑座；9为面针板；10为底针板；11为紧固螺钉；12为弹簧垫圈。

图2为光纤应变传感器在注塑模具斜顶机构中的布置位置示意图。

图3为图2的右视图。在图3中，标记15为光纤应变传感器。

图4为图2的左视图。在图4中，标记16为光纤应变传感器。

图5为本发明实施例的注塑模具斜顶机构中石墨烯无线应变传感器布置位置示意图。

图6为图5所示示意图的轴测图。在图6中，标记17、18为石墨烯无线应变传感器，19为光纤光栅温度传感器。

图7为斜顶滑座运动过程的应变变化曲线。在图7中，A表示未注塑时，斜顶杆的重力等对斜顶滑座的作用力引起的应变；B表示注塑时，注塑压力所引起的应变的变化；C表示刚脱模时，因包紧力等影响，所需脱模力较大，滑座应变急剧上升，脱模结束后，应变迅速减小，D表示脱模完成，斜顶滑座应变回到起始状态。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1，一种用于注塑模具斜顶机构监测的力传感器的监测方法及其装置。所选力传感器为无线应变式力传感器。

本实施方式所用的监测装置包括：1)力传感器，2)导线，3)PC终端，4)无线通讯信号测试分析仪。

如图1无线应变式力传感器6和13分别布置于支撑板5与导向块7之间，测量斜顶杆2对导向块7的作用力。

其中导向块7由内六角螺钉3和内六角螺钉14固定在动模板4上，此时导向块7的受力方式为悬臂梁的受力方式。

图中无线应变式力传感器6和13通过导线与无线通讯信号测试分析仪连接。

所述无线通讯信号测试分析仪通过WiFi无线通讯与PC终端连接。

所述PC终端可同时控制多个监测模块，使其同时工作，实时显示、采集、存储数据，方便快捷。

本实施方式所用的监测方法包括：

1)所述监测装置实时采集模具斜顶机构上的压力信号；

2)将监测点的压力信号通过无线通讯信号测试分析仪传递给PC端，然后通过PC端将压力信号转化为实际压力值；

3)将实际压力值与设定的目标值范围进行比较以判断斜顶运动过程是否正常运行；

4)当斜顶机构的实际压力值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第一预设时间后，判断斜顶工作过程非正常运行，报警提示；当斜顶机构实际压力值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第二预设时间后，判断斜顶运动过程非正常运行，并控制模具停机；当实际压力值属于目标值范围内时，判断斜顶运动过程正常运行，并保持斜顶运动过程正常运行。

实施例2，一种用于注塑模具斜顶机构监测的光纤应变传感器的监测方法及其装置。所选光纤应变传感器为光纤光栅应变传感器。

本发明提供的一种监测装置包括：1)光纤应变传感器，2)导线，3)光纤解调仪，4)PC终端。

如图3和图4在斜顶杆左右两面分别布置光纤光栅应变传感器15、16。

所述斜顶杆2为方形738H模具钢，在斜顶杆2与导向块7的其中两个接触面上分别开设一个1mm×1mm的槽，所述光纤光栅应变传感器15和16布置于槽内，能够更好地监测整个斜顶杆2的受力状态。

如图3和图4，斜顶杆2的槽位于中间，大小为1mm×1mm的通孔。图中光纤光栅应变传感器15和16分别置于斜顶杆2的2个槽内。

其中，光纤光栅应变传感器15和16为细线状，用胶将所述光纤应变传感器15和16封装于所述槽内，使光纤光栅应变传感器15和16与所述斜顶杆2连为一体；所述封装还能对所述传感器15和16起到保护作用。

所述斜顶杆2表面本身具有油槽，封装传感器的槽可同时用于斜顶杆2润滑。

所述光纤光栅应变传感器15和16与光纤解调仪相连接。

进一步地，还包括PC终端，所述光纤解调仪上设置有数据输出接口，所述PC终端通过信号线与所述数据输出接口连接。

所述光纤解调仪得到的监测数据通过信号线传输至PC终端，通过PC终端对光纤解调仪的监测，能够实时看到各应力随时间变化的波形，便于用户对监测数据进行监测分析。

本实施方式所用的监测方法包括：

1)所述监测装置实时采集模具斜顶机构上多处监测点的应变信号；

2)将监测点的应变信号通过解调仪传递给PC端，然后通过PC端将应变信号转化为实际应变值；

3)将实际应变、压力、温度值与设定的目标值范围进行比较以判断斜顶运动过程是否正常运行；

4)当斜顶机构的实际应变值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第一预设时间后，判断斜顶工作过程非正常运行，报警提示；当斜顶机构实际应变值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第二预设时间后，判断斜顶运动过程非正常运行，并控制模具停机；当实际应变值属于目标值范围内时，判断斜顶运动过程正常运行，并保持斜顶运动过程正常运行。

实施例3，一种用于注塑模具斜顶机构监测的无线应变传感器与光纤温度传感器的监测方法及其装置。所选无线应变传感器为石墨烯无线应变传感器，所选光纤温度传感器为光纤光栅温度传感器。

本实施方式提供的一种监测装置包括：1)光纤温度传感器，2)石墨烯无线应变传感器，3)导线，4)光纤解调仪，5)PC终端，6)无线动态应变采集器。

图5和图6示出了根据本发明的一个可选实施例的注塑模具斜顶机构中石墨烯无线应变传感器与光纤温度传感器布置位置。

如图5和图6，石墨烯无线应变传感器18布置于面针板9上表面处与所述斜顶滑座8接触的一侧，可以很好的监测面针板9的受力情况。

图6中石墨烯无线应变传感器17布置于斜顶滑座8上表面与面针板9接触的一侧，监测斜顶滑座8的受力情况。

石墨烯应变传感器17和18通过导线与无线动态应变采集器连接。

无线动态应变采集器通过WiFi无线通讯与PC终端连接。

PC终端可同时控制多个监测模块，使其同时工作，实时显示、采集、存储数据，方便快捷。

如图6中光纤光栅温度传感器19布置于面针板9上，监测温度状态。

所述光纤温度传感器外部有封装，一是所述封装能对所述传感器起到保护作用，二是所述封装可以减小外界环境对传感器信号的干扰。

所述光纤光栅传感器19与光纤解调仪相连接。

光纤解调仪上设置有数据输出接口，PC终端通过信号线与数据输出接口连接。

光纤解调仪得到的监测数据通过信号线传输至PC终端，通过PC终端对光纤解调仪的监测，能够实时看到各监测部位的温度随时间变化的波形，便于用户对监测数据进行监测分析。

本发明提供的一种监测方法包括：

1)所述监测装置实时采集模具斜顶机构上多处监测点的应变、温度信号；

2)将监测点的应变、温度信号通过解调仪和采集器等装置传递给PC端，然后通过PC端将应变、温度信号转化为实际应变、温度值；

3)将实际应变、温度值与设定的目标值范围进行比较以判断斜顶运动过程是否正常运行；

4)当斜顶机构的实际应变或温度值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第一预设时间后，判断斜顶工作过程非正常运行，报警提示；当斜顶机构实际应变或温度值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第二预设时间后，判断斜顶运动过程非正常运行，并控制模具停机；当实际应变或温度值属于目标值范围内时，判断斜顶运动过程正常运行，并保持斜顶运动过程正常运行。

如图7所示，以斜顶滑座运动过程的应变变化曲线为例。在图7中，曲线a为斜顶滑座正常工作情况下的应变变化过程和变化范围，曲线b为斜顶滑座某一正常工作情况下应变的变化曲线，其应变变化在正常应变变化范围内；曲线c为斜顶滑座某一异常工作情况下应变的变化曲线，其应变变化超出了正常应变变化范围。当实际应变值超出目标值范围，并持续此状态一至三个运动周期后，判断斜顶工作过程非正常运行，报警提示；当实际应变值超出目标值范围，并持续此状态至四个运动周期后，判断斜顶运动过程非正常运行，并控制模具停机；当实际应变值属于目标值范围内时，判断斜顶运动过程正常运行，并保持斜顶运动过程正常运行。

通过外设的输入单元能够修改目标应力应变值的范围。

将报警信号对外发送；接收报警信号并报警提示。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。

Claims (5)

1.一种注塑模具斜顶机构监测注装置，其特征在于设有光纤应变传感器、无线应变传感器、力传感器、光纤温度传感器、光纤解调仪、PC终端、无线动态应变采集器和无线通讯信号测试分析仪；

所述光纤应变传感器设在斜顶杆和面针板上，所述无线应变传感器设在斜顶滑座上，所述力传感器设在支撑板与导向块之间，所述光纤温度传感器设在斜顶杆和面针板上；所述光纤温度传感器外部有封装；

在斜顶杆与导向块的其中两个接触面上分别设有用于设置光纤应变传感器的槽，所述槽位于斜顶杆的中间；所述光纤应变传感器为细线状，光纤应变传感器用胶封装于所述槽内；

导向块固定在动模板上，导向块的受力方式为悬臂梁的受力方式；

所述光纤温度传感器外部有封装；

所述斜顶杆表面具有油槽；所述光纤应变传感器设2个，2个光纤应变传感器分别置于斜顶杆的2个油槽内；

所述光纤应变传感器与光纤解调仪相连接，光纤解调仪上设有数据输出接口，所述PC终端通过信号线与数据输出接口连接；

所述光纤解调仪得到的监测数据通过信号线传输至PC终端，通过PC终端对光纤解调仪的数据监测；

所述无线应变传感器设在面针板上表面处与斜顶滑座接触一侧；

所述无线应变传感器设在斜顶滑座上表面与面针板接触的一侧；

所述无线应变传感器通过导线与无线动态应变采集器连接，所述无线动态应变采集器通过WiFi无线通讯与PC终端连接；

所述力传感器设在支撑板与导向块之间，力传感器通过导线与PC终端连接:所述光纤温度传感器设在斜顶杆周围间隙处；

所述光纤温度传感器与光纤解调仪相连接；

所述光纤解调仪上设有数据输出接口，所述PC终端通过信号线与所述数据输出接口连接；

所述光纤解调仪得到的监测数据通过信号线传输至PC终端，通过PC终端对光纤解调仪的监测。

2.如权利要求1所述一种注塑模具斜顶机构监测注装置，其特征在于所述斜顶杆采用模具钢。

3.如权利要求1所述一种注塑模具斜顶机构监测注装置，其特征在于所述光纤温度传感器设在支撑板中靠近斜顶杆的水孔中。

4.如权利要求1所述一种注塑模具斜顶机构监测注装置，其特征在于所述PC终端同时控制多个传感器的监测。

5.注塑模具斜顶机构监测的方法，采用如权利要求1～7所述注塑模具斜顶机构监测装置，其特征在于所述方法包括以下步骤:

1)注塑模具斜顶机构监测装置实时采集模具斜顶机构上多处监测点的应变、压力、温度信号:

2)将监测点的应变、压力、温度信号通过光纤解调仪和无线动态应变采集器传递给PC；终端，然后通过PC终端将应变、压力、温度信号转化为实际应变、压力、温度值:

3)将实际应变、压力、温度值与设定的目标值范围进行比较，以判断斜顶运动过程是否正常运行；

4)当斜顶机构的实际应变、压力或温度值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第一预设时间后，判断斜顶工作过程非正常运行，报警提示:当斜顶机构实际应变、压力或温度值大于目标值范围的最大值并持续此状态直至到达第二预设时间后，判断斜顶运动过程非正常运行，并控制模具停机:当实际应变、压力或温度值属于目标值范围内时，判断斜顶运动过程正常运行，并保持斜顶运动过程正常运行。